CN107363837A - 一种机械手控制***及控制机械手捕获物体的方法 - Google Patents

一种机械手控制***及控制机械手捕获物体的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种机械手控制***及控制机械手捕获物体的方法，该控制***设置在机械手上，该控制***包括视觉***、伺服驱动***和微处理***，其中，视觉***用于采集被捕获物体的特征参数，并将特征参数上传至微处理***；微处理***用于对特征参数进行处理分析生成控制指令，并向伺服驱动***发送控制指令；伺服驱动***用于根据接收的控制指令控制机械手捕获被捕获物体。通过机械手上的视觉***采集物体的特征，经过微处理***分析其特征控制机械手捕获物体。提高了机械手的决策和适应能力，实现了更快速的，更精确的，实时的捕获物体。

Description

一种机械手控制***及控制机械手捕获物体的方法
技术领域
本发明涉及工业机器人技术领域，尤其涉及一种机械手控制***，同时还涉及一种控制机械手捕获物体的方法。
背景技术
在现今的生活上,科技日新月益的进展之下,机械人手臂与有人类的手臂最大区别就在于灵活度与耐力度。机械手臂的应用也将会越来越广泛,机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备，作业的准确性和环境中完成作业的能力，工业机械手机器人的一个重要分支。
一般的工业机器人是无感的，工件存放为位置、姿态稍有改变机器人就束手无策。例如在传送带上的零件形状以及运动轨迹可能有所差异，机器人要跟踪并捕获它需要具有决策和适应能力，这就要求机器人确定在每一种情况下夹爪应该在什么位置，从而对运动目标进行实时捕捉。
目前，机械手捕获零件采用静态方式，到达规定位置时，控制传送带停止运动，然后有机械手抓取零件，该方式效率很低，带来诸多不便。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中机械手决策和适应能力查的缺陷，提供一种机械手控制***及控制机械手捕获物体的方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种机械手控制***，该控制***设置在机械手上，该控制***包括视觉***、伺服驱动***和微处理***，其中，
所述视觉***，用于采集被捕获物体的特征参数，并将所述特征参数上传至所述微处理***；
所述微处理***，用于对所述特征参数进行处理分析生成控制指令，并向所述伺服驱动***发送所述控制指令；
所述伺服驱动***，用于根据接收的所述控制指令控制所述机械手捕获所述被捕获物体。
本发明的有益效果是：通过机械手上的视觉***采集物体的特征，经过微处理***分析其特征控制机械手捕获物体。提高了机械手的决策和适应能力，实现了更快速的，更精确的，实时的捕获物体。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
进一步地，所述特征参数为所述被捕获物体的形状信息、尺寸信息和位置信息。
进一步地，所述视觉***包括图像处理模块、位置模块和无线通讯模块，其中，
所述图像处理模块，用于采集所述被捕获物体的图像信息，并对所述图像信息进行预处理以获取所述被捕获物体的形状信息和尺寸信息；
所述位置模块，用于获取所述被捕获物体的位置信息；
所述无线通讯模块，用于将所述形状信息、所述尺寸信息和所述位置信息上传至所述微处理***。
进一步地，所述微处理***具体用于对所述特征参数进行处理分析，得到所述被捕获物体的预测运动位置，根据所述预测运动位置规划所述机械手追踪所述被捕获物体的轨迹，并根据所述轨迹生成控制指令。
进一步地，所述伺服驱动***包括伺服电机，所述机械手还包括夹爪，所述伺服驱动***根据接收的所述控制指令驱动所述伺服电机，所述伺服电机控制所述夹爪捕获所述被捕获物体。
本发明采用上述进一步方案的有益效果是：本发明采用上述进一步方案的有益效果是：
通过视觉***采集物体的位置、尺寸和形状特征参数，微处理***对这些特征参数进行处理分析，预测并规划物体的运动轨迹，以控制伺服驱动***进行捕获物体。可以实时准确的捕获物体。
本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：
一种控制机械手捕获物体的方法，该方法包括：
步骤1、视觉***采集被捕获物体特征参数，并将所述特征参数上传至所述微处理***；
步骤2、微处理***对所述特征参数进行处理分析生成控制指令，并向所述伺服驱动***发送控制指令；
步骤3、伺服驱动***根据接收的控制指令控制所述机械手捕获所述被捕获物体。
本发明的有益效果是：通过视觉***采集物体的特征，经过微处理***分析其特征控制机械手捕获物体。提高了机械手的决策和适应能力，实现了更快速的，更精确的，实时的捕获物体。
本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种机械手控制***示意框图；
图2为本发明另一实施例提供的一种机械手控制***的示意框图；
图3为本发明另一实施例提供的一种机械手控制***的示意框图；
图4为本发明实施例提供的一种控制机械手捕获物体的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，为本发明实施例提供的一种机械手控制***。该控制***设置在机械手上，该控制***包括视觉***101、伺服驱动***102和微处理***103，其中，
所述视觉***102，用于采集被捕获物体的特征参数，并将所述特征参数上传至所述微处理***103；
所述微处理***103，用于对所述特征参数进行处理分析生成控制指令，并向所述伺服驱动***102发送所述控制指令；
所述伺服驱动***102，用于根据接收的所述控制指令控制所述机械手捕获所述被捕获物体。
在具体的实施例中，当传送带的上的各式工件进入机械手视野范围内，机械手的视觉***101将会捕捉到工件的特征参数，然后视觉***101将特征参数处理后上传至机械手上的微处理***103，该微处理***103对物体的特征参数进行分析，此处分析可以获取工件下一时刻运动位置，当分析后该微处理***103将生成一个控制指令并发送至伺服驱动***102，伺服驱动***102根据接受的控制指令，调整将要运动的轨迹，进而控制机械手实时准确捕捉到传送带上的工件。
需要注意的是，该视觉***101的视野具有包括机械臂在内的较大的视野，为了满足局部操作精度的要求。
与现有技术对比，本发明有益效果明显：通过机械手上的视觉***采集物体的特征，经过微处理***分析其特征控制机械手捕获物体。提高了机械手的决策和适应能力，实现了更快速的，更精确的，实时的捕获物体。
如图2给出了本发明另一实施例提供的一种机械手控制***的示意框图。在视觉***101中主要包括图像处理模块1011、位置模块1012和无线通讯模块1013，其中，
所述图像处理模块1011，用于采集所述被捕获物体的图像信息，并对所述图像信息进行预处理以获取所述被捕获物体的形状信息和尺寸信息；
所述位置模块1012，用于获取所述被捕获物体的位置信息；
所述无线通讯模块1013，用于将所述形状信息、所述尺寸信息和所述位置信息上传至所述微处理***103。
另外上述所述被捕获物体的形状信息、尺寸信息和位置信息就是本发明所要采集的特征参数。
在具体的实施例中，当传送带上的工件进入图像处理模块1011摄像头的视野范围内，该图像处理模块1011上的摄像头将捕捉正在运动的工件，通过在短暂的时间内，对该工件外貌进行预处理，可以获取到到工件的形状和尺寸。
需要注意的是上述实施例中的短暂的时间为纳秒级的，以最快的速度处理分析该工件。
在具体的实施例中，当传送带上的工件进入位置模块1012的摄像头视野内，该位置模块1012通过对工件的运行情况进行分析，获取到工件的位置。
需要注意的是上述实施例中的摄像头为高定位摄像头，并非图像处理模块中的摄像头。
在具体的实施例中，图像处理模块1011和位置模块1012将获取到的工件特征参数进行模数转换，以电信号发送给无线通讯模块1013，无线通讯模块1013上的接收器接收携带有工件特征参数的电信号。并将其进行滤波、放大处理后，上传至微处理***103。
与现有技术对比，本发明通过视觉***获取了物体的特征参数，可以准确把握物体的实际情况，提高了机械手的适应能力。
图3给出了本发明另一实施例提供的一种机械手控制***的示意框图。在该图中微处理***103对所述特征参数进行处理分析，得到所述被捕获物体的预测运动位置，根据所述预测运动位置规划所述机械手追踪所述被捕获物体的轨迹，并根据所述轨迹生成控制指令。所述伺服驱动***包括伺服电机1021，所述机械手还包括夹爪104，所述伺服驱动***102根据接收的所述控制指令驱动所述伺服电机1021，所述伺服电机1021控制所述夹爪104捕获所述被捕获物体。
在上述实施例中，微处理***103接收图2中无线通讯模块1013的信号，该信号携带了传送带上工件的特征参数。该微处理***103通过内部运动算法，对特征参数进行计算处理，然后微处理***103内部对计算处理后的特征参数进行预测，以获取工件下一时刻将要到达的目标位置，并规划机械手追踪工件的轨迹，最后微处理***103将以该轨迹结果生成一个控制指令。
微处理***103将控制指令发送给伺服驱动***102，该伺服驱***102接收该控制指令，进而驱动伺服电机1021工作，伺服电机最终控制机械手的夹爪104捕获传送带上的工件。
与现有技术对比，本发明通过分析物体特征参数，获取物体的运动轨迹，更准确的捕捉运动的物体，避免了机械手的适应力差、无决策的问题。
图4给出了本发明实施例提供的一种控制机械手捕获物体的示意图，该方法包括：
S401、视觉***采集被捕获物体特征参数，并将所述特征参数上传至所述微处理***；
S402、微处理***对所述特征参数进行处理分析生成控制指令，并向所述伺服驱动***发送控制指令；
S403、伺服驱动***根据接收的控制指令控制所述机械手捕获所述被捕获物体。
其中，所述特征参数为所述被捕获物体的形状信息、尺寸信息和位置信息。
在步骤1中，包括：
S4011、所述视觉***的图像处理模块采集所述被捕获物体图像信息，并对所述图像信息进行预处理以获取所述形状信息和所述尺寸信息；
S4012、所述视觉***的位置模块获取所述被捕获物体的位置信息；
S4013、所述视觉***的无线通讯模块将所述形状信息、所述尺寸信息、所述位置信息上传至所述微处理***。
在步骤2中，包括：
S4021、所述微处理***对所述特征参数进行处理分析，得到所述被捕获物体的预测运动位置，
S4022、根据所述预测运动位置规划所述机械手追踪所述被捕获物体的轨迹，
S4023、根据所述轨迹生成控制指令。
在步骤3中，包括：
S4031、所述伺服驱动***根据接收的控制指令驱动其包括的伺服电机；
S4032、所述伺服电机控制机械手的夹爪捕获所述被捕获物体。
与现有技术对比，本发明的有益效果突出：通过视觉***采集物体的特征，经过微处理***分析其特征控制机械手捕获物体。提高了机械手的决策和适应能力，实现了更快速的，更精确的，实时的捕获物体。
读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种机械手控制***，其特征在于，该控制***设置在机械手上，该控制***包括视觉***、伺服驱动***和微处理***，其中，
所述视觉***，用于采集被捕获物体的特征参数，并将所述特征参数上传至所述微处理***；
所述微处理***，用于对所述特征参数进行处理分析生成控制指令，并向所述伺服驱动***发送所述控制指令；
所述伺服驱动***，用于根据接收的所述控制指令控制所述机械手捕获所述被捕获物体。
2.根据权利要求1所述的机械手控制***，其特征在于，所述特征参数为所述被捕获物体的形状信息、尺寸信息和位置信息。
3.根据权利要求2所述的机械手控制***，其特征在于，所述视觉***包括图像处理模块、位置模块和无线通讯模块，其中，
所述图像处理模块，用于采集所述被捕获物体的图像信息，并对所述图像信息进行预处理以获取所述被捕获物体的形状信息和尺寸信息；
所述位置模块，用于获取所述被捕获物体的位置信息；
所述无线通讯模块，用于将所述形状信息、所述尺寸信息和所述位置信息上传至所述微处理***。
4.根据权利要求1所述的机械手控制***，其特征在于，所述微处理***具体用于对所述特征参数进行处理分析，得到所述被捕获物体的预测运动位置，根据所述预测运动位置规划所述机械手追踪所述被捕获物体的轨迹，并根据所述轨迹生成控制指令。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的机械手控制***，其特征在于，所述伺服驱动***包括伺服电机，所述机械手还包括夹爪，所述伺服驱动***根据接收的所述控制指令驱动所述伺服电机，所述伺服电机控制所述夹爪捕获所述被捕获物体。
6.一种控制机械手捕获物体的方法，其特征在于，该方法包括：
步骤1、视觉***采集被捕获物体特征参数，并将所述特征参数上传至所述微处理***；
步骤2、微处理***对所述特征参数进行处理分析生成控制指令，并向所述伺服驱动***发送控制指令；
步骤3、伺服驱动***根据接收的控制指令控制所述机械手捕获所述被捕获物体。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述特征参数为所述被捕获物体的形状信息、尺寸信息和位置信息。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤1中，包括：
步骤1.1、所述视觉***的图像处理模块采集所述被捕获物体图像信息，并对所述图像信息进行预处理以获取所述形状信息和所述尺寸信息；
步骤1.2、所述视觉***的位置模块获取所述被捕获物体的位置信息；
步骤1.3、所述视觉***的无线通讯模块将所述形状信息、所述尺寸信息、所述位置信息上传至所述微处理***。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤2中，包括：
步骤2.1、所述微处理***对所述特征参数进行处理分析，得到所述被捕获物体的预测运动位置，
步骤2.2、根据所述预测运动位置规划所述机械手追踪所述被捕获物体的轨迹，
步骤2.3、根据所述轨迹生成控制指令。
10.根据权利要求6-9中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤3中，包括：
步骤3.1、所述伺服驱动***根据接收的控制指令驱动其包括的伺服电机；
步骤3.2、所述伺服电机控制机械手的夹爪捕获所述被捕获物体。
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